環(huán)境空氣氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的維修方法研究

單丞斌，金 亮

（紹興市環(huán)?？萍挤?wù)中心，浙江 紹興 312000）

當(dāng)前大氣污染問題越來(lái)越嚴(yán)峻，使生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞，同時(shí)，給人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了警示。現(xiàn)階段很多城市都設(shè)置了環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，利用智能化的電子設(shè)備對(duì)環(huán)境空氣進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，從而根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量提出有針對(duì)性的防護(hù)措施，遏制大氣污染的蔓延。為了保障監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性，必須確保各項(xiàng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的實(shí)效性，因此，有必要對(duì)環(huán)境空氣氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的維修方法進(jìn)行研究。

1 原理分析

環(huán)境空氣氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器主要利用的是化學(xué)發(fā)光的原理，當(dāng)儀器監(jiān)測(cè)到空氣中含有氮氧化物、一氧化氮、二氧化氮等氣體時(shí)就會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，但是這些有害氣體在空氣中的濃度必須達(dá)到一定的比例。具體來(lái)看，自動(dòng)儀器監(jiān)測(cè)到的氣體會(huì)出現(xiàn)以下反應(yīng)：①監(jiān)測(cè)氣體中的一氧化氮和臭氧會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的二氧化氮，生成的二氧化氮會(huì)將多余的能量通過(guò)發(fā)射光子釋放出來(lái)，然后回歸到低能態(tài)的狀態(tài)。在這一反應(yīng)中，發(fā)射光譜的范圍在600～3 200 nm，而二氧化氮在回歸低能態(tài)的過(guò)程中會(huì)被自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中的光電倍增管檢測(cè)出來(lái)，從而得到二氧化氮的發(fā)光強(qiáng)度，以此得到一氧化氮的檢測(cè)結(jié)果，并判斷其濃度。②自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中的電磁閥門會(huì)對(duì)氣路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，被測(cè)氣體會(huì)在通過(guò)鉬爐的過(guò)程中與鉬元素發(fā)生反應(yīng)。在315℃的高溫環(huán)境下，二氧化氮會(huì)被還原成一氧化氮，并且與原本的一氧化氮共存，同時(shí)，與臭氧發(fā)生反應(yīng)，因此，最終會(huì)檢測(cè)到氮氧化物的濃度。③將得到的氮氧化物濃度與一氧化氮濃度相減，最后會(huì)得到一氧化氮的濃度。

從運(yùn)行的原理和反應(yīng)的過(guò)程來(lái)看，氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，而且每一環(huán)節(jié)的反應(yīng)都環(huán)環(huán)相扣。在氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中主要有臭氧發(fā)生器、氣路、濾光片、鉬爐等設(shè)備，一旦某一設(shè)備發(fā)生故障，就會(huì)對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)儀器的系統(tǒng)運(yùn)行造成影響，從而制約監(jiān)測(cè)儀器的精準(zhǔn)度。因此，必須對(duì)氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的常見故障和維修方法進(jìn)行全面研究，從而保障儀器應(yīng)用的可靠性。

2 常見故障及維修方法分析

2.1 常見故障

2.1.1 臭氧發(fā)生器故障

臭氧發(fā)生器是氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中的關(guān)鍵部分，但是也是很容易出現(xiàn)故障的部分之一。當(dāng)臭氧發(fā)生器出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致儀器的相關(guān)氣路發(fā)生連帶故障，從而使儀器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)失真，極端趨近于0.構(gòu)成臭氧發(fā)生器的零部件主要有以下幾種，分別是流速計(jì)、干燥管、電源、高壓管等，自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器在應(yīng)用期間，一氧化氮會(huì)與臭氧發(fā)生反應(yīng)，從而檢測(cè)到一氧化氮和氮氧化物的濃度。但是臭氧發(fā)生器出現(xiàn)故障后，一氧化氮就無(wú)法與臭氧正常發(fā)生反應(yīng)，這就導(dǎo)致儀器無(wú)法監(jiān)測(cè)到反應(yīng)數(shù)值，從而出現(xiàn)濃度為0或者趨向于0的情況。從實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，這一故障發(fā)生的原因主要有2種：①自動(dòng)檢測(cè)儀器中的干燥管、高壓管等零部件出現(xiàn)故障；②儀器出現(xiàn)氣路故障，因此，臭氧無(wú)法順利進(jìn)入反應(yīng)室，并且與一氧化氮發(fā)生反應(yīng)。

2.1.2 鉬爐轉(zhuǎn)化率故障

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，鉬爐的理想轉(zhuǎn)化率應(yīng)該是100%，在鉬爐轉(zhuǎn)化率偏低的情況下，就會(huì)導(dǎo)致二氧化氮與臭氧反應(yīng)不充分，造成氮氧化物和一氧化氮的監(jiān)測(cè)濃度偏低，但是氣體中本身含有的一氧化氮數(shù)量是不變的，仍舊會(huì)與反應(yīng)室中的臭氧發(fā)生充分反應(yīng)，導(dǎo)致二氧化氮的測(cè)量值無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值。

就發(fā)生故障的原因來(lái)看，主要有2個(gè)方面：①鉬爐中的溫度存在異常情況；②鉬爐中的鉬元素消耗過(guò)大。造成這2個(gè)現(xiàn)象發(fā)生的主要因素為自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

2.1.3 濾光片受到污染

濾光鏡的主要作用是接收光電倍增管的光信號(hào)，從而保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，但是在濾光片受到污染的情況下，其透光性能就會(huì)大大下降，影響光信號(hào)的接收，造成監(jiān)測(cè)數(shù)值偏低，同時(shí)，還對(duì)儀器反應(yīng)的靈敏度造成影響，因此，必須采取有針對(duì)性的措施解決這一故障。自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中氮氧化物正常的校準(zhǔn)斜率范圍為0.7～1.3，如果在標(biāo)準(zhǔn)氣體、零點(diǎn)、狀態(tài)參數(shù)都正常的情況下發(fā)現(xiàn)斜率過(guò)大，就說(shuō)明濾光片受到污染。

2.2 維修方法

2.2.1 臭氧發(fā)生器維修方法

根據(jù)臭氧發(fā)生器出現(xiàn)故障的原因分析可知，要解決臭氧發(fā)生器的故障，必須注重零部件和氣路的完好無(wú)損。具體來(lái)看，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行維修：①操作人員應(yīng)該對(duì)控制面板中的OZONE FL參數(shù)進(jìn)行分析，并用電力流量計(jì)對(duì)臭氧的氣路流量進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷儀器氣路運(yùn)行是否正常，并對(duì)這一故障進(jìn)行排除。儀器中臭氧氣路的正常范圍為65～95 CC/min，如果氣路流量不在這一范圍內(nèi)，就說(shuō)明臭氧氣路存在故障，而產(chǎn)生故障的原因?yàn)闅饴纷枞虼?，需要清潔氣路設(shè)施。②判斷存在阻塞故障的氣路范圍，然后拆卸清潔。發(fā)生故障的部分一般是臭氧進(jìn)入反應(yīng)器的氣路部分，因此，可以用吸球吸取甲醇溶液對(duì)設(shè)備進(jìn)行三四次的反復(fù)清洗，并且用零空氣干燥。③更換老化設(shè)備。對(duì)于部分使用期限較長(zhǎng)的氣路設(shè)備應(yīng)該及時(shí)更換，從而保障監(jiān)測(cè)效果。④對(duì)儀器中的限流孔、過(guò)濾器等設(shè)備進(jìn)行清洗，在清洗時(shí)采用超聲波方法，利用甲醇溶液進(jìn)行30 min的清潔，同時(shí)，對(duì)O形圈、彈簧、金屬連接頭等部分也要進(jìn)行清洗，清洗后還原設(shè)備并進(jìn)行檢測(cè)。如果故障仍然存在，就要切斷電源檢查臭氧發(fā)生器，更換存在故障的設(shè)備。

2.2.2 鉬爐轉(zhuǎn)化率維修方法

在對(duì)鉬爐的轉(zhuǎn)化率故障進(jìn)行維修時(shí)，可以采用以下幾種方法：①操作人員應(yīng)該對(duì)控制面板中的MOLYTEMP參數(shù)進(jìn)行觀察和分析，從而判斷鉬爐是否存在溫度異常情況，正常鉬爐的溫度應(yīng)該在310～320℃，如果不在這一溫度范圍內(nèi)，就需要對(duì)加熱電阻進(jìn)行檢查，可以采用萬(wàn)能電表對(duì)加熱電阻的阻值進(jìn)行測(cè)量，如果出現(xiàn)阻值趨向于無(wú)窮大的情況，就需要對(duì)加熱電阻進(jìn)行更換；操作人員可以通過(guò)氣相滴定的方式對(duì)二氧化氮進(jìn)行校準(zhǔn)，一般鉬爐的正常轉(zhuǎn)化率范圍在96%～102%，如果在溫度正常的情況下仍然達(dá)不到這一范圍，就要更換老化的鉬爐設(shè)備。

2.2.3 濾光片的維修方法

在解決濾光污染造成的故障時(shí)，可以從以下幾方面著手：①操作人員要用甲醇清洗濾光片，用綿紙擦拭濾光片后，再用零空氣進(jìn)行干燥處理；②要對(duì)臭氧發(fā)生器與反應(yīng)室之間的氣路進(jìn)行定期清潔，因?yàn)闉V光片安裝在反應(yīng)室中，一旦氣路被硝酸鹽或其他衍生化學(xué)元素污染，就會(huì)使濾光片的清潔度受到影響，因此，必須參照氣路維修方式清潔氣路；③操作人員應(yīng)該注重光電倍增管的保護(hù)，避免設(shè)備受到陽(yáng)光直射，從而保障設(shè)備的使用壽命。

2.3 其他說(shuō)明

自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中一般會(huì)顯示出SPAN提示，但是在跨度校準(zhǔn)存在故障的情況下，儀器就無(wú)法顯示提示信息，從而導(dǎo)致校準(zhǔn)斜率無(wú)法確定，造成這一故障發(fā)生的主要原因在于儀器預(yù)設(shè)的氣體濃度值不合理，因此，實(shí)際監(jiān)測(cè)到的氣體濃度與預(yù)測(cè)濃度之間差異過(guò)大。

在對(duì)這一故障進(jìn)行處理時(shí)，操作人員應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體的質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，利用同型號(hào)的測(cè)量?jī)x器，對(duì)氣源、校準(zhǔn)器等設(shè)備進(jìn)行檢查。如果確定設(shè)備正常，就在儀器中通入標(biāo)準(zhǔn)氣體，然后設(shè)置期望濃度；操作人員要對(duì)儀器進(jìn)行電學(xué)測(cè)試和光學(xué)測(cè)試，并且通入零空氣確定氮氧化物的零點(diǎn)，在濃度值穩(wěn)定

的情況下調(diào)節(jié)高壓，使顯示器中的濃度值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的2倍；操作人員應(yīng)該在儀器的校準(zhǔn)菜單中分析SPAN提示，并對(duì)斜率進(jìn)行確認(rèn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試操作后，確定校準(zhǔn)的斜率值達(dá)到正常范圍。

3 結(jié)論

綜上所述，針對(duì)環(huán)境空氣氮氧化物自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器維修方法的探究是非常必要的?，F(xiàn)如今環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器在環(huán)境治理和防護(hù)中得到有效應(yīng)用，極大地提高了空氣質(zhì)量，保障了生態(tài)安全，但是在實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器往往會(huì)出現(xiàn)一些故障，進(jìn)而影響監(jiān)測(cè)效果。因此，必須樹立定期維修保養(yǎng)的意識(shí)，不斷提升儀器維修的水平，對(duì)各項(xiàng)故障進(jìn)行全面分析。希望本文能夠?yàn)檠芯窟@一課題的相關(guān)人員提供參考。